煤的腐蚀磨损特性.docxVIP

煤的腐蚀磨损特性 3陈华辉赵会友邵荷生( 中国矿业大学北京研究生部)赵善钟( 中国煤矿机械装备公司)摘要针对煤矿机械中存在的严重腐蚀磨损问题 , 用煤矿中常用的 16M n 钢和 1Cr18Ni9不锈钢在不同 p H 值煤水浆体中进行了腐蚀磨损实验 . 结果表明 , 腐蚀与磨损的交互作用加速 了材料的腐蚀磨损. 煤的腐蚀磨损特性与性能稳定的矿物 (如石英砂) 不同 , 煤表面的含氧官 能团与该溶液的离子发生化学吸附与化学反应 , 使该溶液的 p H 值趋于中性值 , 其反应的程度依煤的化学程度而异 .关键词煤水浆腐蚀磨损钢铁中图分类号TQ 531在煤矿生产过程中 , 煤矿机械设备不仅要受到严重的磨损 , 而且还受到环境介质的强烈腐蚀 . 这是因为我国多数煤矿井下水呈弱碱性 , p H = 7～9 ; 而南方矿井水则普遍呈弱酸性 , p H = 3～4 . 加之强制 通风 , 井下氧气富集 , 开采过程中又产生较高的腐蚀性气体 , 造成了恶劣的腐蚀环境1 . 井下采 、掘 、 运设备以及煤水泵等在上述环境下与煤炭进行各种形式的应力接触 , 从而遭受到严重的腐蚀磨损. 腐蚀与磨损的交互作用加速了机械零部件的失效 . 尽管许多学者对腐蚀磨损进行了较深入研究 , 但多为用化 学稳定的硬度较高的矿物 , 关于煤水浆的腐蚀磨损特性研究甚少2 ,3 . 为研究煤的腐蚀磨损特性 , 本文 对煤矿机械常用钢在不同 p H 值煤水浆中进行了腐蚀磨损实验 , 研究了钢在煤水浆中的腐蚀磨损机理 .1实验方法为模拟矿井下许多实际情况 , 本实验选用 ML - 23 型湿砂橡胶轮磨损实验机 . 用煤矿常用的 16M n普通低合金钢和 1Cr18Ni9 不锈钢作为实验材料 , 研究了煤粒作用下的腐蚀 - 磨料磨损机理. 实验参数 :橡胶轮外周线速度为 2122 m/ s , 橡胶轮邵尔硬度为 62 ±2 , 载荷为 012 N . 为使煤水浆的 p H 值在实验 中保持稳定不变 , p H = 2 , 4 , 7 , 12 的煤水浆采用 Brit to n - Ro binso n 缓冲溶液调配 , p H = 1 的溶液用 H2 SO4 配置. 溶液的 p H 值由 PSH - 3 型酸度计测定. 磨料为粒度 40～100 目的新密无烟煤 . 每做一个试样更换一次浆体 , 同时采用挂样进行了腐蚀试验. 腐蚀及腐蚀磨损的测量采用失重法 , 然后换算成单 位面积 、单位时间的体积腐蚀及体积磨损.实验结果2211煤水浆体积浓度的影响由图 1 可知 , 当煤水浆体积浓度在 20 %～40 %时 , 随浆体浓度增大 , 体积磨损率呈线性增加 . 当收稿日期 : 1997 - 02 - 033 煤炭科学基金 ( 编号 : 90 机 10204) 资助项目第 6 期陈华辉等 : 煤的腐蚀磨损特性643煤水浆体浓度超过 40 %时 , 体积磨损率偏离线性关系而有所下降. 这可能是浆体浓度太高后 , 有一部分煤粒搅拌不起来而沉淀于浆槽底部 , 致使参与磨损的煤粒数目不随浆体浓度线性增加 . 故选用体积浓 度为 40 %的煤水浆体进行腐蚀磨损试验.212p H 值的影响图 2 为煤水浆体 p H 值与腐蚀磨损的关系 . 图中 p H 值是磨损实验后测得的. 因为缓冲溶液中加入 煤粒后其 p H 值迅速发生变化 , 约 20 min 后 , p H 值变化趋势变缓 . 为了较确切反映 p H 值与腐蚀磨损的关系 , 选择磨损后浆体的 p H 值作为参量比较合适 . 从图 2 可以看出 , 1Cr18Ni9 不锈钢的腐蚀率较16M n 钢要小 , 由于硬度低于 16M n , 1Cr18Ni9 不锈钢的腐蚀磨损率比 16M n 要高 , 但随 p H 值降低 ,16M n 的腐蚀磨损率升高较快 .图 1 煤水浆体积浓度与磨损率的关系 (16Mn , 012 N)Fig11 Slurry volume co ncent ratio n vs wear rate(16Mn , 012 N)图 2Fig12煤水浆 p H 值与腐蚀和腐蚀磨损率的关系The relatio nship bet ween p H value and corrosive wear rate16 Mn : 1 ———纯腐蚀 ; 2 ———总腐蚀 ; 3 ———腐蚀磨损 ;1Cr18Ni9 : 4 ———纯腐蚀 ; 5 ———总腐蚀 ; 6 ———腐蚀磨损讨论3311煤的腐蚀磨损作用在常用磨料如石英砂构成的砂浆中 , 溶液的 p H 值